Агрегатно-технологическая линия производства кормовой муки с расчетом однокорпусной выпарной установки для концентрирования рыбного бульона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

технологический агрегатный пищевой

Основной целью рыбохозяйственной деятельности в России, является обеспечение населения и специальных потребителей продукцией рыбного хозяйства, в том числе кормовой продукцией.

Исходя из этих целей можно сформировать программу развития и усовершенствования рыбной промышленности:

- повышение эффективности использования сырьевых ресурсов

- обеспечения воспроизводства и охраны рыбных запасов

- обеспечение структурной перестройки рыбного хозяйства

- содействие развитию предприятий всех форм собственности

- продвижение работ по обновлению всех фондов предприятий на основе введения новейших технологий

- повышение качества и расширение ассортимента выпускаемой продукции

- развитие международного научно-технического и экономического сотрудничества.

Для большинства отраслей обрабатывающей промышленности обработка отходов (составляет до 50% всего объема производства), имеет большое значение. Полученная при переработке мука является ценным кормом для животноводческих и птице разводных хозяйств. В муке также содержится много кальция (5-6%), и фосфора (3%), а также микроэлементов, которые необходимы для кормления детенышей.

Рыбная мука содержит значительную долю йода (1-3 мг/кг), и некоторые витамины в частности витамины группы В (в том числе и фактор APF), играющих большую роль при вскармливании свиней и птиц. Следует упомянуть о витаминах D и E, содержащихся у жирных видов рыб.

Важной особенностью является содержание в муке лецитина, который необходим для роста. Основная часть муки - протеин, его способны усваивать все виды животных и птицы. 

Необходимо отметить содержание лизина, метионина и цистеина.

При откормке свиней мука может применяться как единственный белковый компонент. А при откормке кур необходимо добавлять (5-10%), уже такое количество влияет на яйценосность без привкуса муки в яйцах. Помимо этого мука, благодаря большому содержанию витаминов способствует хорошему усвоению растительного белка.

Вышеизложенные факторы говорят о том, что в дальнейшем ни одно животноводческое или птице разводное хозяйство не сможет обходиться без рыбной муки.



1. Пищевая ценность перерабатываемого сырья и конечного вида продукции

Подсемейство тресковых (Gadadae).

Минтай (Theragrachalkodramma), является наиболее массовой промысловой рыбой в северной зоне Тихого океана.

В период нереста (февраль-апрель) минтай образует большие скопления у берегов южного приморья, южного Сахалина, Курильских островов, у западного и восточного побережья Камчатки, в восточной части Берингова моря и в Анадырском заливе. Половой зрелости минтай достигает на третьем году жизни.

В промысловых уловах вес и размер минтая в зависимости от района и сезона лова, а так же от возраста и полового состава облавливаемых скоплений, изменяется в значительных пределах (вес от 250 до3500 г.). В южных районах лова, преобладает мелкий минтай (350-750 г.); в северных более крупный (900-1500).

Между длиной тела и весом минтая, существует прямая связь, но коэффициенты корреляции в отдельных районах в отдельных районах изменяются в зависимости роста. У минтая продолговатое тонкое тело, поэтому коэффициент мясистости имеет низкое значение (5-12 г./см.).

Минтай долгое время являлся второстепенной промысловой рыбой в связи с малым содержанием жира, но в последующие годы минтай по праву занял место среди ценных дальневосточных рыб, учитывая ценность печени и икры.

В настоящее время придается большое значение вылову этой породы рыб.

Минтай по внешним признакам близок к сайде (из семейства тресковых пород). Имеет три спинных и два анальных плавника. Нижняя челюсть выдается вперед.

Распространяется минтай в северной части Тихого океана на юг до Кореи и Японии. В морях нашей страны минтай встречается в Японском, Охотском и Беринговом морях. Минтай питается главным образом рачками.

Минтай - придонная морская рыба, встречается вместе с треской, но обычно на более больших глубинах.

Нерест на юге проходит раньше, чем на севере. В Японском море нерест протекает с февраля по апрель, у берегов Камчатки немного позднее. Для нереста минтай подходит к берегам на меньшие глубины, а после нереста вновь уходит, в первую очередь самки, на более глубокие места.

Наилучшим временем года для промысла является январь-апрель, когда минтай подходит на меньшие глубины для нереста.

В Охотском море нерестовые скопления минтая известны в юго-западной части Камчатки и у охотской стороны острова Парамушир. Нагульное скопление распределяется практически по всему шельфу Охотского моря, от Охотоморского побережья острова Хоккайдо и залива Анива до острова Парамушир.

Практически все Охотское море в его шельфовой части покрыто зимой льдами. Лед разрушается и выносится только в начале мая.

Минтай может достигать длины 90 см (промысловая длина 30 см).

В нашей стране минтай добывается тралами и в качестве прилова при промысле таких рыб, как камбала.

В начале апреля минтай собирается в большие стаи, в это время его уловы весьма велики.

Весовые отношения непостоянны, особенно изменяется вес внутренностей (таблица 1).



Таблица 1. Весовые соотношения частей тела минтая

ТЧасти тела	Зал. Петра Великого	Берингово море
	Февраль-октябрь	Май-октябрь
Вес рыбы, г. В % к весу рыбы Голова с жабрами В т.ч. жабры Внутренности В т.ч. печень Половые железы Тушка В т.ч. плавники и хвост Позвоночник Мясо с кожей Мясо без кожи	330-900 15,6-29,4 2,1-4,6 8,6-32,4 1,6-10 3,1-19,6 41,3-60,7 1,3-8,9 5,6-10,2 35,4-55,0 28,9-38,6	640-2400 11,5-22,2 _____ 12,9-29,3 2,4-7,8 1,6-21,1 50,3-68,9 13,0-24,1 38,5-53,2 ____

У рыб одного пола, имеющих половые железы на одинаковой стадии развития относительный вес мяса практически не зависит от веса рыб. Но к периоду нереста относительная масса снижается до минимума, что составляет 35-38%, за счет значительного увеличения массы внутренностей. У неполовозрелых до трех лет относительный вес внутренностей не имеет сезонных изменений, а у половозрелых достигает максимума в преднерестовый период и минимума сразу же после нереста. Так если у самок перед началом нереста относительный вес внутренностей достигает 24,6-31,6% к весу тела (в том числе ястыки с икрой 18,9-25,8%), то после выметывания икры относительный вес внутренностей снижается до 10,8-12,4% (ястыки 0,8-2). У самцов относительная масса внутренностей до нереста составляет 16,4-19,8% (в т.ч. молоки - 10-12,6%), а после нереста 12-16,3% (в т.ч. молоки - 0,4-0,9%).

Относительный вес половых желез к весу обезличенной по половому составу рыбы сильно зависит от соотношения в уловах самок и самцов. Он изменяется в очень широких пределах. Ястыки с икрой 2,6-18,5, молоки 1,3-6,3%. Выход ястыков в производственных условиях зависит от качества сырца и способа разделки. С наступлением автолиза выход целых ястыков очень уменьшается за счет их деформации, а потрошение минтая на станках, по сравнению с ручной разделкой, ведёт к снижению выхода ястыков.

При тщательной ручной разборке внутренностей можно собрать кишечник с желудком (2,5-4,5% к весу рыбы), пилорические придатки (1,2-1,8%) и желчный пузырь (0,1-0,2%).

Наиболее высокое содержание влаги и наименьшее содержание жира и белков было в мясе нерестующей рыбы.

В. Симиду (1995), Е. Наседкина(1965) В мясе минтая обнаружили довольно высокое (300-470 мг%) содержание свободных аминокислот, однако на долю незаменимых аминокислот приходится менее половины этого количества (110-180 мг%). Среди незаменимых преобладает лизин (до 37 мг%), лейцин (до53 мг%), триптофан (до 60 мг%); среди заменимых аминокислот - аланин (до60 мг%), глютаминовая кислота (до70 мг%), тирозин (до50мг%), повышенно содержание аспаргиновой кислоты, аргинина (до35 мг%) и цистина (до30 мг%).

По составу свободных аминокислот мясо минтая отличается от мяса трески и наваги.

Исследования Конзу, С. Катори и других авторов показали, что белки мяса минтая полноценны по содержанию незаменимых аминокислот, среди которых превалирует лейцин (15,5%) и лизин (11%), повышено также содержание фенилаланина и треонина. Среди заменимых аминокислот мало аргинина, но повышено содержание глютаминовой кислоты.

Результаты анализа Сыромятниковой и данные М. Ионазе, Х. Хигаши показывают, что в мясе минтая присутствует полноценный комплекс водорастворимых витаминов: В₂ (150-200%), В₆(2,3-11%), РР (1100-1600%), В₁₂ (5,0-8,2%), пантотеиновая кислота (100-200%).

По литературным данным (Т. Ойя, 1930; К. Шимада, 1937 и др.) и по анализам К. Мершиной и А. Красницкой видно, что в составе веществ мяса минтая присутствуют (в мг%): калий (280-290), фосфор (230-290), кальций (30-45), магний (80-90), железо (0,3-0,7), микроэлементы (в%): йод (90-120), марганец (60-70), медь (90-100).

Ткани несъедобных частей минтая, за исключением печени, содержат мало жира.

Таблица 2. Состав несъедобных частей тела минтая

Части тела	Пределы содержания, %
	Влага	Жир	Белок	Зола
Головы, плавники, хвосты, позвоночник. Желудок и кишечник

Из внутренних органов минтая наибольшую ценность представляет печень, в которой накапливается много жира содержащего много витамина А.

В тканях пилорических придатков, масса которых составляет 2,2-3,7% к весу тела, содержится 1,6-4,8% и 90-560 и. е. витамина А в 1 г, что соответствует содержанию 2300-24290 и.е. в 1г тканевого жира.

Из общего количества жира и витамина А, накапливающегося в организме минтая, 85-89% сосредоточено в печени и 11-15% в тканях кишечника и пилорических придатках.

Ткани различных частей тела имеют полноценный комплекс водорастворимых витаминов

В мясе более крупных экземпляров минтая содержится больше жира и меньше влаги, чем в мясе мелких, самцы несколько жирнее самок.

В мясе минтая до нереста на каждую весовую часть белковых веществ приходится от 4,8 до 5,8 части воды, в нерестовый период показатель гидратации белков достигает 6 - 6,8.

Удельный вес неразделанного минтая изменяется от 1,04 до 1,034, а потрошенного от 1,022 до 1,068. Насыпная масса неразделанного минтая, в зависимости от размеров, состояния, а также плотности укладки, изменяется от 0,80 до 0,885 т/м³.

Рыбная кормовая мука вырабатывается из непищевых видов рыб, морских млекопитающих, ракообразных, а так же из отходов переработки пищевых рыб, крабов, креветок и других гидробионтов с добавлением антиокислителя в соответствии с требованиями стандарта ГОСТ 2116-2000.

Применение для кормления животных

Рыбная мука - это диетическая добавка, применяющаяся в рыбных хозяйствах, птицеводстве, животноводстве, для откорма пушного зверя, снабжающая протеином растительные корма, которые содержат его в малом количестве. Рыбная мука составляет от 2% до 10% в рационе питания в зависимости от применения и необходимости. Положительное воздействие включает до 15% улучшения откорма, 4% улучшение прироста. Рыбная мука - является ценным источником протеина и аминокислот. Следовательно, ее можно применять в целях увеличения роста животных.

Пищевые качества

Рыбная мука - снижает зависимость от синтетических аминокислот. Жирные кислоты рыбной муки также дополняют кислоты растительных белков. Последние содержат много полиненасыщенных жирных кислот типа омега-6, тогда как рыбная мука богата полиненасыщенными жирными кислотами типа омега-3. Наряду с растительными белками рыбная мука обеспечивает оптимальный коэффициент содержания жирных кислот омега-6 по отношению к кислотам омега-3, который должен быть в пределах от 10:1 до 5:1.

Наличие правильного баланса кислот способствует увеличению сопротивляемости болезням. Полиненасыщенные жиры стимулируют выработку антител против заболеваний, таких, например, как бактерия (Е. коли) сепсис, и уменьшают необходимость лечения лекарственными препаратами.

Жировые кислоты увеличивают выработку прогестерона, улучшая репродуктивную функцию. Витамины А, D, Е и комплекс витаминов В улучшают здоровье. Минералы, такие как кальций, фосфор, йод и селен, необходимые для роста, также присутствуют в этом продукте, в то время как в растительных кормах их недостаточно.

Рыбная мука - кормовой рыбный продукт, вырабатываемый из рыбы и отходов её переработки. Приготовляется сушкой и размолом сырья. Относится к группе кормов животного происхождения. Рыбная мука богата протеином, кальцием, фосфором, витаминами А, D, группы В. В 1 кг рыбной муки содержащей свыше 50% протеина, 0,90-0,93 кормовой единицы и 0,5 кг переваримого протеина. Качество рыбной муки зависит от количества содержащегося в ней жира. Мука с большим содержанием жира (свыше 18%) не может долго храниться, при скармливании её животным мясо и молоко приобретают рыбный вкус и запах. Рыбную муку включают в рационы свиней, птицы, молодняка крупного рогатого скота; молочному скоту и животным в последний период откорма - в небольших количествах. Рыбная мука важный компонент комбикормов. Для производства 1 тонны рыбной муки необходимо 5-6 тонн рыбы различных видов.

Таблица 3. Показатели качества рыбной муки

Наименование	Содержание	Наименование	Содержание
Сырой протеин, %	64-66	Микотоксины:
Жир, %	7,0-9,0	Афлатоксин В1	<0,001
Влажность, %	6,0-8,0	Цезий-137	<9,20
Зола, %	14,7	Стронций-90	<36,1
Кальций, %	5,7	Тяжелые металлы:
Фосфор, %	2,85	Свинец	0,31



Рыбная мука вводится в комбикорма для сбалансирования рецептур по содержанию сырого протеина, аминокислотному и жирнокислотному составу, по уровню кальция и фосфора, а также - обменной энергии.

2. Агрегатно (аппаратурно) - технологическая линия производства

Сырьем является рыба с большими механическими повреждениями, содержанием нематод, ослабленной консистенцией, сырье не соответствующее по качеству для пищевых целей, но без признаков гнилостного разложения.

Сырьем служит минтай по ТУ 150 - 01 430 «Минтай сырец»

По органолептическим показателям минтай - сырец должен соответствовать следующим требованиям:

- жабры: красные, могут быть побледневшие или темно - красные;

- глаза: выпуклые, могут быть слегка опавшие или потускневшие;

- консистенция мяса: упругая, чуть ослабевшая;

- запах: допускается слабый запах в жабрах, исчезающий при промывке водой;

- консистенция печени допускается ослабевшая, при изъятии из рыбы сохраняет целостность.

Технические требования:

Минимальный размер минтая, допустимого к вылову в территориальных водах, определяется требованиями действующих правил рыболовства и должен быть не менее 30 см. Размер минтая вылавливаемого вне территориальных вод, определяется по условиям международной конвенции и быть не менее 20 см.

Используется рыба сырец, непригодная для приготовления пищевой продукции, а так же отходы от разделки минтая, малоценные виды рыб из прилова (бычок). Приемку ведут по ГОСТ 7631.

Для контроля качества живой рыбы и сырца из разных мест партии без сортировки отбирают 3% рыбы по массе.

При получении неудовлетворительных результатов испытаний, хотя бы по одному показателю качества (органолептическому, физическому или химическому) проводят повторные испытания продукта такого же объема выборки, как и первый.

Результаты повторных испытаний распространяются на всю партию

- цвет определяют на свежем поперечном разрезе, в наиболее мясистой части.

Определение консистенции:

- консистенцию определяют визуально при легком сдавливании пальцами

Определение запаха:

- запах рыбы (кроме живой), рыбных продуктов, определяют на поверхности ножа или шпильки, введенных в тело рыб между головой и спинным плавником, вблизи анального отверстия со стороны брюшка по направлению к позвоночнику, во внутренности через анальное отверстие, в места ранений или повреждений или более мясистую часть. А также при обонянии поверхности жабр. На измельчение подается при помощи шнекового транспортера ИМ1Ш - II

Измельчение

Целью измельчения является ускорение процесса проварки, подготовка сырья к качественному проведению технологического процесса.

Измельчение ведем на рыборезке марки Т1-ИЖС-I. Размер кусочков должен быть не менее трех сантиметров, для того чтобы при дальнейшем прессовании разварившиеся кусочки не выходили через зеерные отверстия шнекового пресса. На варку подаем при помощи шнекового дозатора ИПД.

Варка

Цель операции - подвергнуть сырье термической обработке. Измельченное сырье из накопительного бункера при помощи шнека-дозатора подаем в варильник ИМ1В-5, предварительно прогретый до температуры 85-100^о С. Равномерность подачи сырья и степень наполнения бункера регулируем количеством оборотов шнека-дозатора.

Наилучшеепроваривание сырья происходит при половинной загрузке дозатора. При нормальном ходе процесса в сваренной массе могут оставаться кусочки, сохранившие форму, но при легком встряхивании мясо должно отделяться от костей, а на костях не должны оставаться следы не свернувшейся крови. При недостаточномпроваривании массы, необходимо подачу пара в за рубашечное пространство варильника, или уменьшить скорость подачи сырья и скорость вращения ротора (шнека) в варильнике.

Варим сырье глухим паром при постоянном перемешивании, в случае варки жирного плохо разваривающегося сырья пар подается непосредственно в варильник. На прессование подаем без помощи шнека, прямотоком.

Прессование

Целью данной операции является отделение в проваренной массе твердой (жом) и жидкой (бульон) части.

Проваренную массу подаем в шнековый пресс (ИМ1П-5), для отделения жома от бульона. Степень отжатия готовой массы считается достаточной, если при сжатии в руке, на ладони не остается мокрого пятна, а при разжатии ладони образовавшийся комок рассыпается. Содержание воды в нормально отжатом жоме не должно превышать 55%. При прессовании муки необходимо тщательно следить за чистотой решеток, и не реже раза в смену производить кратковременную продувку зеера паром, подаваемым в пресс. Периодически во время работы и после длительного перерыва пресс необходимо промывать раствором каустической соды, а затем горячей водой и продуть горячим воздухом.

Полученный рыбный жом направляют на сушку, а подпрессовый бульон на дальнейшую доработку с целью извлечения белковых веществ. Равномерность прессования регулируем скоростью подачи массы в пресс, соответствующей скорости движения сырья в варильнике.

При прессовании проваренной массы, в витках шнека в зоне отцеживателя установим резиновые гребенки, для лучшего контакта с решеткой отцеживателя, очистки поверхности сетки и лучшего отделения бульона. Без зачистных гребенок в жоме остается большое количество влаги и жира. Пресс должен работать на самых низких оборотах. На сушку подаем посредством шнека для жома ИМ1Ш-II.

Центрифугирование

Цель операции: отделение взвешенных частиц из бульона.

Подпрессовый бульон пропускаем через горизонтальную осадительную центрифугу ИГЦ. Отделенные плотные (белковые) вещества присоединяем к направляемому на сушку рыбному жому. Осветлённый бульон попадает в бак ИУ1П, затем в вакуум-выпарную установку

Упаривание

Цель операции: отделение влаги и концентрированных плотных веществ, в бульоне, полученном после центрифугирования. Освобожденная от белковых частей содержащая растворенные белки, витамины и минеральные элементы в том числе и микроэлементы подаем в вакуум-выпарную установку ИВН. При выпаривании необходимо следить чтобы кипение было равномерным и не допускать вспенивания, регулируя величину вакуума в вакуум-выпарном аппарате. Температура, упаривания 60 - 90^о С (в зависимости от стадии). Время упаривания зависит от режима работы выпарного аппарата. Упаренный до плотности 35-45% бульон направляем на сушку вместе с рыбным жомом. Это позволяет увеличить выход муки на 5%.

Внесение антиокислителя

Цель операции: стабилизировать кормовую муку и продлить срок ее хранения. Применяемый антиокислитель ионол (бутилокситолуол), должен соответствовать ТУ 38-5901237-90. «Присадка антиокислительная 4-метил - 2,6 - дитретичный бутилфенолТехнический». Наряду с ионолом можно использовать антиокислители - карбамид, сантохин и анфелан, дилудин разрешенные к применению ветеринарными органами - которые добавляем в жом при помощи дозирующего устройства. Для лучшего смешения порошкообразныйионол смешивают с некоторым количеством готовой муки в массовом соотношении 1: 3.

Для избежания передозировки для дальнейшего внесения в муку рекомендуемое количество ионола 0,04% к массе жома или 0,06% к массе муки. Антиокислитель добавляем в жом непосредственно в сушильной установке.

Сушка

Цель операции: удаление оставшейся влаги. Продолжительность сушки зависит от вида сырья, от массовой доли изначального количества воды в жоме. Сушку проводим в сушилке ИМ1С-5 оборудованной шнековым ротором, глухим паром подающимся в зарубашечное пространство сушилки. В противотоке жому подают воздух нагретый до 140-145^о С, так как температура жома в сушилке должна быть 80-95^о С., а на выходе из нее 60-80^о С.

Высушенный жом не должен слипаться в комок при сжатии его на ладони, кости должны быть ломкими. Массовая доля воды в сушенке должна быть не более 8%. Перед направлением жома в сушилку в него необходимо добавить концентрат от выпаренного бульона и антиокислитель.

Измельчение

Сушенку подаем в дробилку ИУ1Д для измельчения в муку. Размер частиц после дробилки не должен превышать 3 мм. Отделенные при просеивании частицы более 3 мм снова направляем в дробилку.

Охлаждение

Прошедшую через сушилку и дробилку муку охлаждаем до температуры 30^о С. Охлаждение проводится во время подачи муки на вибросито пневмотранспотером. Согласно требованиям ГОСТа 2116 «Мука кормовая из рыбы морских млекопитающих и ракообразных» температура муки при упаковке не должна превышать 30^о С. Охлаждение необходимо так как горячая мука может повредить полимерный вкладыш, мука имеет свойство самовозгораться.

Просеивание, сепарирование

Измельченную сушенку, при помощи пневмотранспортера И7 - ИЖР/7, подают на вибросито ИВМ с размером ячейки 3x3 мм. Прошедшую сито муку пропускают через электромагнитный сепаратор ЭР1М-64 для удаления металопримесей

Далее мука проходя через норию ИУ1Н-II подаётся на весы ДМ-100-2.

Упаковывание, маркирование

Согласно ОСТ 13-385 муку упаковываем в полимерные мешки вкладыши, которые изготовляются прямоугольной формы с открытой горловиной, двухшевные по ГОСТ 19360. Качество мешков должно соответствовать нормативной документации на полимерные пленки из которых они изготовлены. Полимерные мешки упаковываются в льно-джутовые-кенафные мешки по ГОСТ 18225, которые являются транспортной тарой. Полученная тара имеет вместимость 60 кг.

Маркирование. Расположение маркировки производят согласно ГОСТ 7630 на мешки с кормовой мукой наносится маркировка на ярлыки, изготовленные из холстопрошивочного или другого материала. Один конец ярлыка должен быть вложен в горловину мешка и пришит одновременно с зашивкой. Маркировку наносят на языке страны на территории которой произведена продукция или на языке страны в которую данный товар экспортируется.

Маркировка включает в себя следующие структурные элементы:

- номер вагонной партии;

- наименование и местоположение предприятия изготовителя;

- товарный знак предприятия;

- наименования продукта;

- сорт;

- знак соответствия;

- массу нетто;

- дату;

- срок хранения, срок годности;

- номер упаковщика.

И следующие манипуляционные знаки:

- боится сырости;

- боится огня.

Хранение

Храним рыбную муку в мешках сложенных в штабеля, в хорошо вентилируемых, не зараженных вредителями помещениях. При относительной влажности воздуха не более 70%. Мешки с мукой должны быть защищены от прямых солнечных лучей, источников тепла и влаги. Срок хранения муки 1 год при температуре 15^о С.

3. Устройство аппарата

Однокорпусные выпарные установки применяют лишь в производствах малой мощности для сгущения относительно небольших количеств раствора, когда экономия теплоты не имеет большого значения.

Исходный раствор из сборника подается насосом в подогреватель, где он нагревается до температуры кипения. Далее он направляется в вакуумный выпарной аппарат для сгущения. Греющий пар подается в межтрубное пространство нагревателя и выпарного аппарата. Вторичный пар, образующийся в выпарном аппарате вместе с газами и захваченными капельками раствора направляется в сепаратор и далее в барометрический конденсатор. В сепараторе от вторичного пара отделяются капельки раствора, которые возвращаются в выпарной аппарат.

Действие сепараторов основано на том, что в нем установлены одна или несколько перегородок плоской, цилиндрической или спиральной формы, цель которых - изменить направление движения паровоздушной смеси с капельками жидкости. Пар и воздух проходят этот лабиринт из перегородок, а капли жидкости вследствие инерционных сил оседают на этих перегородках или внутренней поверхности сепаратора и стекают вниз. Таким образом происходит сепарирование, т.е. отделение жидкости от пара.

В барометрическом конденсаторе пар вынужден проходить сквозь сплошные завесы стекающей с полок жидкости и конденсируется при этом. Воздух и газы также вместе с захваченными капельками воды откачиваются из верхней части конденсатора. Перед вакуум-насосом для откачивания воздуха и газов установлен сепаратор, предназначенный для отделения капель жидкости. Сепаратор иногда называют каплеуловителем, а сепара-тор - ловушкой. Конденсат вместе с водой в виде барометрической воды отводится самотеком через барометрическую трубу в сборник. Сгущенный до требуемой концентрации раствор откачивается насосом на дальнейшую обработку или упаковку.

4. Обоснование процесса, протекающего в аппарате

Выпаривание - процесс концентрирования (сгущения) растворов, суспензий и эмульсий при кипении. Концентрация растворенных веществ увеличивается из-за превращения в пар растворителя или дисперсионной среды эмульсий и суспензий. Выпаривают водные растворы самых разных веществ (соки), эмульсии (молоко), суспензии (барду) и пр. При выпаривании вода из раствора удаляется в виде пара, а растворенное вещество или дисперсная фаза эмульсий и суспензий остается в неизменном количестве.

Выпаривание ведут в технологических устройствах, называемых выпарными аппаратами.

В качестве греющего агента при выпаривании используют водяной пар, который называют греющим или первичным. Пар, образующийся при выпаривании кипящего раствора, называют вторичным.

Процессы выпаривания проводят под вакуумом, при повышенном и атмосферном давлениях.

По мере сгущения физические свойства раствора изменяются.

При высоких температурах растворенные органические вещества раствора могут разлагаться, ухудшая этим качество конечного продукта, - появляются нежелательный вкус, цвет или запах. Для сохранения качества продукта растворы выпаривают при меньших температурах, для чего приходится снижать давление в выпарных аппаратах.

Выпаривание под вакуумом имеет и другие преимущества. При разрежении увеличивается полезная разность температур между греющим агентом и раствором, что позволяет уменьшить площадь поверхности нагрева аппарата (при прочих равных условиях). В случае одинаковой полезной разности температур при выпаривании под вакуумом можно использовать греющий агент более низких параметров (температура и давление).

Благодаря возможности понижения температуры греющего агента в качестве такового можно использовать вторичный пар этой же выпарной установки, что позволяет снизить расход первичного греющего пара. Наряду с этим стоимость вакуумной выпарной установки повышается, так как при этом требуются дополнительные затраты на устройства для создания вакуума (вакуум-насосы, конденсаторы, сепараторы для отделения капель раствора). При этом увеличиваются также эксплуатационные расходы.

Вторичный пар, отбираемый на сторону, называют экстрапаром.

Выпаривание под избыточным давлением сопряжено с повышением температуры кипения раствора, поэтому данный способ применяют довольно редко и в случаях выпаривания термически стойких веществ.

При выпаривании под атмосферным давлением вторичный пар не используется и удаляется в атмосферу. Такой способ выпаривания является периодическим, самым простым, но одновременно и наименее экономичным.

При периодическом выпаривании раствор поступает в выпарной аппарат и сгущается в нем до заданной концентрации или по мере выпаривания в аппарат вводят свежий раствор до тех пор, пока увариваемая масса не заполнит аппарат. Сгущенный раствор выпускают и процесс повторяют.

Выпаривание проводят как в одиночных выпарных аппаратах (однокорпусные выпарные установки), так и в установках с несколькими выпарными аппаратами (многокорпусные выпарные установки). В многокорпусных установках, которые являются более распространенными, вторичный пар каждого предыдущего корпуса направляется в качестве греющего пара в последующий корпус. Чтобы обеспечить выпаривание, необходимо создать разность между температурой вторичного пара из предыдущего корпуса и температурой кипения раствора в данном корпусе.

Эта разность температур, т.е. движущая сила процесса выпаривания, создается снижением давления в последовательно соединенных корпусах.

В этих установках первичным паром из котельной или другого парогенератора обогревается только первый корпус. Следовательно, в многокорпусных выпарных установках достигается значительная экономия первичного пара по сравнению с однокорпусными установками той же производительности.

5. Расчет аппарата

Исходные данные к расчету выпарной установки:

количество продукта, поступающего на выпаривание, кг/с G_н = 3,8;

начальная концентрация сухих веществ продукта, % В_н = 5,0;

конечная концентрация сухих веществ упаренного продукта, % В_к = 23,0;

температура продукта, поступающего в аппарат, ^о Сt_н = 19;

давление греющего пара, Па Р_г.п. = 1,8^.10^-5;

давление вторичного пара в аппарате, Па Р_вт = 0,4^.10^-5;

температурные потери от гидростатической депрессии, ^о СД_г.с. = 2,0;

температурные потери от гидравлической депрессии, ^о СД_г = 1.

Расчет:

1. Количество воды, выпариваемой в двух корпусах установки:

W = 3,8 (1 - 5,0/23,0) = 3,00 кг/с;

2. Количество упаренного раствора определяют по формуле:

G_к = W - G_н = 3,8 - 3,00 = 0,8 кг/с;

3. Давление вторичного пара в конденсаторе определяют:

t_к = t_вт+Дt+Д_г = 18+8+1 = 27^о С;

4. Температура греющего пара приР_г.п. = 1,8^.10^-5и вторичного пара прир_конд = 1,4^.10^-5находим по таблицам насыщенного водяного пара;

t_гр = 180,2^о С; t_конд = 163,2^о С.

Общая разность температур:

Дt_общ = t_гр - t_конд = 180,2 - 163,2 = 17^о С.

5. Полезная разность температур:

Дt = 16,2 (341²/2340^.10^3.10) = 8^о С.

6. Температура кипения раствора на поверхности:

t_к = t_вт+Дt+Д_г = 18+8+1 = 27^о С.

6. Расчет технико-экономических показателей аппарата или машины

Теоретическая экономичность выпарной установки:

Э_т=W/D₁

где W - расход воды, выпаренной во всех корпусах, кг/с;

D₁ - расход греющего пара в первом корпусе, кг/с.

Э_т=3,0/4,694 = 0,65 кг исп. влаги / кг гр. пара

Действительная экономичность выпарной установки:

Э_д = W/D

где D= (D₁+?D_тi) ·1,1,?D_{тi -} расход греющего пара на теплообменные аппараты, кг/с.

D= (D₁+?D_тi) ·1,1= (4,694) ·1,1 = 5,15 кг/с

Э_д = 18,51/7,43 = 2,49 кг исп. влаги / кг гр. Пара

Средняя паропроизводительность выпарной установки:

U = 3600^.W/n^.F

где F-площадь выпарного аппарата принятая по ГОСТу, м²;

n - число выпарных аппаратов в установке,

U = 3600^.18,51/1^.1600 = 10,41 кг/м^2.ч

Удельный расход пара в расчете на 1 кг испаряемой из раствора воды:

d_уд = D/W



d_уд = 7,43/18,51 = 0,4 кг гр. пара/кг воды.

7. Пути интенсификации процесса, протекающего в аппарате

При проведении любого процесса всегда возникает возможность выбора нескольких вариантов решения. Наиболее целесообразный из них получил название оптимизации.

В качестве критерия оптимизации чаще всего выбирается минимум времени и затрат на производство продукции.

Этот критерий связан со стоимостью энергии, рабочей силы и материалов. Оптимизация всегда сводится к нахождению более выгодного компромисса между значениями параметров, противоположно влияющих на процесс.

Для промышленного производства наиболее предпочтительно использование непрерывного процесса. Это и более высокая производительность соответствующих аппаратов и снижение затрат на автоматизацию управления процессом и постоянно качественных показателей выходящей продукции. При периодической работе аппарата возникают большие потери теплоты и механической энергии. Это связано с остановкой аппарата для его разгрузки, а затем с пуском его в работу и выводом на рабочий режим.

В каждом непрерывном процессе можно по-разному организовать движение взаимодействующих потоков. Можно направить потоки навстречу друг другу (противоток) или в одном направлении (прямоток), можно организовать перекрестное движение потоков.

В большинстве случаев оптимальным является противоточное движение взаимодействующих потоков.

Кроме направления движения потоков интенсивность процесса переноса зависит от площади поверхности, через которую происходит перенос. Если взаимодействующие потоки перемешиваются друг с другом, то интенсивность тем выше, чем чаще встречаются друг с другом свежие.

Оптимизация технологических процессов связана с созданием безотходных энергосберегающих технологий.



Выводы

Научно обоснована комплексная технология получения кормовой муки из нетрадиционных объектов промысла, крупномасштабное внедрение которой позволяет рационально использовать значительные запасы антарктического криля и мелких мезопелагических рыб, увеличить объемы производства кормовой муки - важнейшего белкового компонента, необходимого для эффективного развития отечественного птицеводства, животноводства, товарного рыбоводства и вносит значительный вклад в экономику страны.

Эффективность использования ультрафильтрации для концентрирования подпрессовых бульонов при производстве кормовой муки из нетрадиционных объектов промысла, позволяющая сохранить качественные характеристики исходного продукта, увеличить выход кормовой продукции за счет дополнительно извлеченных компонентов и предотвратить загрязнение окружающей среды, в частности бассейна Мирового океана. Установлено, что процесс концентрирования подпрессовых бульонов целесообразно прекращать при достижении в концентрате бульона содержания сухих веществ 32-35%.

При реализации разработанной комплексной технологии получения кормовой муки из нетрадиционных объектов промысла производство кормовой муки из антарктического криля может составить 1.5 млн. т, из мелких мезопелагических рыб - 2.5 млн. т, что позволит полностью обеспечить полноценными белковыми кормами такие важные отрасли сельского хозяйства, как птицеводство, животноводство, и повысить их экономическую эффективность.



Список использованных источников

1. Аминов М.С., Мурадов М.С., Аминова Э.М. Процессы и аппараты пищевых производств. М.: Колос, 1999. 502с;

2. Дрогилев А.И., Дроздов В.С. Технологические машины и аппараты пищевых производств. М.: Колос, 1999, 459 с;

3. Кавецкий Г.Д., Васильев Б.В. Процессы и аппараты пищевой технологии. М.: Колос, 2000. 551с;

4. Ковальская Л.П., Нечаев А.П., Горбатюк В.И. Технологии пищевых производств. М.: Колос, 1997. 752 с;

5. Липатов М.М. Процессы и аппараты пищевых производств. М.: Экономика, 1987. 272 с.

Размещено на Allbest.ru

...